Question

9．由相同元素组成的二元化合物A和B，常温下都为气态物质，且相对分子质量相差19.5．A溶于水可得只含单一溶质C的弱酸性溶液，C有很强的氧化性，可用做漂白剂和消毒剂．B遇热水可生成C、气体单质D和氧气．
请回答下列问题：
（1）已知A中所有原子均满足8电子稳定结构，则A的结构式Cl-O-Cl．
（2）气体B遇热水生成C、气体单质D和氧气的化学方程式6ClO₂+2H₂O═Cl₂+5O₂+4HClO．
（3）一定条件下，单质D与潮湿的Na₂CO₃反应只生成气体A和两种钠盐的化学方程式2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O═Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl．
（4）净水丸能对饮用水进行快速的杀菌消毒，药丸通常分内外两层．外层的优氯净（N₃C₃O₃Cl₂Na）先与水反应，生成C起杀菌消毒作用；几分钟后，内层的亚硫酸钠（Na₂SO₃）溶出，可将水中多余的C除去．使用净水丸时，能否先破碎后使用？不能（填“能”或“不能”），理由是破碎后使用，生成的HClO直接被Na₂SO₃还原，降低杀菌消毒效果．
（5）探究化合物甲的组成：取18.4g甲的粉末在足量的空气中充分灼烧，得到4.48L能使品红褪色的气体（标准状况）和16g仅含CuO、Fe₂O₃的固体乙．将固体乙全部溶于稀盐酸后，加入5.0g铜粉充分反应，过滤、洗涤、干燥得剩余固体1.8g．化合物甲的化学式是CuFeS₂．

Answer 1

分析 由相同元素组成的二元化合物A和B，A溶于水可得只含单一溶质C的弱酸性溶液，C有很强的氧化性，可用做漂白剂和消毒剂，则A为Cl₂O，C为HClO，且A、B相对分子质量相差19.5，则B为ClO₂．ClO₂遇热水生成HClO、气体单质D和氧气，D为氯气；
（1）A中所有原子均满足8电子稳定结构，O原子与2个Cl分别形成1对共用电子对；
（2）ClO₂遇热水生成HClO、氯气和氧气，配平书写方程式；
（3）一定条件下，氯气与潮湿的Na₂CO₃反应只生成气体Cl₂O和两种钠盐，两种钠盐只能为NaCl、NaHCO₃；
（4）破碎后使用，生成的HClO直接被Na₂SO₃还原，降低杀菌消毒效果；
（5）甲的粉末在足量的空气中充分灼烧，得到能使品红褪色的气体为SO₂，计算二氧化硫物质的量，CuO、Fe₂O₃全部溶于稀盐酸后，加入铜粉充分反应，发生反应为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，有5.0g-1.8g=3.2gCu参加了反应，根据方程式计算Fe元素物质的量，由Fe元素守恒计算氧化铁物质的量，可得CuO物质的量，根据质量守恒判断是否含有氧元素，结合原子数目之比确定化合物甲的化学式．

解答 解：由相同元素组成的二元化合物A和B，A溶于水可得只含单一溶质C的弱酸性溶液，C有很强的氧化性，可用做漂白剂和消毒剂，则A为Cl₂O，C为HClO，且A、B相对分子质量相差19.5，则B为ClO₂．ClO₂遇热水生成HClO、气体单质D和氧气，D为氯气；
（1）A中所有原子均满足8电子稳定结构，O原子与2个Cl分别形成1对共用电子对，结构式为Cl-O-Cl，
故答案为：Cl-O-Cl；
（2）ClO₂遇热水生成HClO、氯气和氧气，反应方程式为：6ClO₂+2H₂O═Cl₂+5O₂+4HClO，
故答案为：6ClO₂+2H₂O═Cl₂+5O₂+4HClO；
（3）一定条件下，氯气与潮湿的Na₂CO₃反应只生成气体Cl₂O和两种钠盐，两种钠盐只能为NaCl、NaHCO₃，反应方程式为：2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O═Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl，
故答案为：2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O═Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl；
（4）破碎后使用，生成的HClO直接被Na₂SO₃还原，降低杀菌消毒效果，不能先破碎后使用，
故答案为：不能；破碎后使用，生成的HClO直接被Na₂SO₃还原，降低杀菌消毒效果；
（5）甲的粉末在足量的空气中充分灼烧，得到能使品红褪色的气体为SO₂，n（S）=n（SO₂）=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
CuO、Fe₂O₃全部溶于稀盐酸后，加入铜粉充分反应，发生反应为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，有5.0g-1.8g=3.2gCu参加了反应，即参加反应的Cu的物质的量为$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，则n（Fe）=n（Fe³⁺）=2n（Cu）=2×0.05mol=0.1mol，
固体乙中m（CuO）=16g-0.1mol×$\frac{1}{2}$×160g/mol=8g，则n（Cu）=n（CuO）=$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol，
m（S）+m（Fe）+m（Cu）=0.2mol×32g/mol+0.1mol×56g/mol+0.1mol×64g/mol=18.4g，等于甲的质量，故甲中不含元素，
综上所述，甲中n（Cu）：n（Fe）：n（S）=0.1mol：0.1mol：0.2mol=1：1：2，
因此化合物甲的化学式是CuFeS₂，
故答案为：CuFeS₂．

点评 本题考查无机物的推断，侧重考查学生对知识的综合应用及计算推理能力，需要学生具备扎实的基础，难度较大．